RMS (Root Mean Square): มาตรฐานความรุนแรงของการสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: RMS คืออะไร?

อาร์เอ็มเอส, หรือ ค่าเฉลี่ยรากที่สองเป็นวิธีทางสถิติในการวัดขนาดของสัญญาณที่เปลี่ยนแปลง เช่น แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ หรือการสั่นสะเทือนทางกล เป็นวิธีการวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและสำคัญที่สุดในการประเมินสภาพโดยรวมของเครื่องจักรที่กำลังหมุน ค่า RMS ของสัญญาณการสั่นสะเทือนเป็นการวัดปริมาณพลังงานทั้งหมด และสัมพันธ์โดยตรงกับความสามารถในการทำลายของการสั่นสะเทือน

ในทางคณิตศาสตร์ คำนวณโดยการหารากที่สองของค่าเฉลี่ย (หรือค่าเฉลี่ย) ของค่ากำลังสองของสัญญาณในช่วงเวลาหนึ่ง กระบวนการนี้จะให้ผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากับค่า DC ที่จะผลิตความร้อนหรือพลังงานในปริมาณเท่ากัน

เหตุใด RMS จึงเป็นการวัดที่ต้องการสำหรับสุขภาพของเครื่องจักร?

แม้ว่าค่า Peak และ Peak-to-Peak จะมีประโยชน์สำหรับการวินิจฉัยเฉพาะ แต่ RMS ก็เป็นพารามิเตอร์ที่เหนือกว่าในการกำหนดแนวโน้มสภาพเครื่องจักรโดยรวมด้วยเหตุผลสำคัญหลายประการดังนี้:

• เกี่ยวข้องโดยตรงกับพลังงาน: พลังทำลายล้างของการสั่นสะเทือนเมื่อเวลาผ่านไปนั้นสัมพันธ์กับปริมาณพลังงาน ไม่ใช่แค่ค่าสูงสุดเท่านั้น การวัดค่า RMS เป็นเพียงวิธีเดียวที่สะท้อนพลังงานรวมนี้ได้อย่างแม่นยำ นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงสัมพันธ์กับความล้าและการสึกหรอของส่วนประกอบต่างๆ ได้ดี
• พิจารณาทั้งรูปคลื่น: ต่างจากการวัดค่าพีค (Peak) ซึ่งวัดได้เพียงจุดเดียว ค่า RMS จะนำประวัติสัญญาณทั้งหมดมาพิจารณาตลอดระยะเวลาการวัด ซึ่งทำให้การวัดมีเสถียรภาพ ทำซ้ำได้ และแม่นยำมากขึ้น
• อ่อนไหวต่อผลกระทบแบบสุ่มน้อยลง: แรงกระแทกหรือการกระแทกเพียงครั้งเดียวที่ไม่เกิดซ้ำ อาจทำให้ค่า Peak พุ่งสูงขึ้นอย่างมาก ซึ่งอาจทำให้เกิดสัญญาณเตือนผิดพลาดได้ ค่า RMS ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ย จะได้รับผลกระทบจากเหตุการณ์สุ่มดังกล่าวน้อยกว่ามาก และเป็นตัวบ่งชี้สภาพการทำงานต่อเนื่องของเครื่องจักรได้ดีกว่า
• รากฐานของมาตรฐานสากล: มาตรฐานสากลสำหรับความรุนแรงของการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร เช่น ISO 20816 และซีรีส์ 10816 ระบุขีดจำกัดการแจ้งเตือนและการปิดเครื่องตาม ความเร็ว RMS (มม./วินาที)การใช้ RMS ช่วยให้สามารถเปรียบเทียบสภาพเครื่องจักรกับเกณฑ์มาตรฐานอุตสาหกรรมที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปได้โดยตรงจากเครื่อง

ความสัมพันธ์ระหว่าง RMS และจุดสูงสุด

สำหรับคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์แบบและสะอาด มีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ ระหว่าง RMS และแอมพลิจูดพีค:

RMS = จุดสูงสุด / √2 ≈ 0.707 × จุดสูงสุด

อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์นี้เป็นจริงเฉพาะกับคลื่นไซน์บริสุทธิ์เท่านั้น การสั่นสะเทือนของเครื่องจักรในโลกแห่งความเป็นจริงมีความซับซ้อนและประกอบด้วยความถี่จำนวนมาก และบางครั้งอาจมีการสั่นแบบฉับพลัน สำหรับสัญญาณที่ซับซ้อนเหล่านี้ ปัจจัยการแปลงแบบง่าย ๆ จะไม่ถูกนำมาใช้ อัตราส่วนของค่าพีคต่อค่า RMS เรียกว่า ปัจจัยยอดค่า Crest Factor ที่สูง (มากกว่า 3) เป็นตัวบ่งชี้ว่าสัญญาณมีผลกระทบ ซึ่งถือเป็นเบาะแสการวินิจฉัยที่มีค่าในตัวมันเอง

ค่า RMS ของอะไร? ความเร็ว ความเร่ง หรือการกระจัด?

ค่า RMS สามารถนำไปใช้กับพารามิเตอร์การวัดใดๆ ก็ได้ อย่างไรก็ตาม สำหรับการตรวจสอบสภาพเครื่องจักรทั่วไปในช่วงความถี่ที่ใช้กันทั่วไป (ประมาณ 10 เฮิรตซ์ ถึง 1,000 เฮิรตซ์) ความเร็ว RMS เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม เนื่องจาก:

• ระดับความเร็ว RMS ที่กำหนดจะสอดคล้องกับระดับความรุนแรงของการสั่นสะเทือนที่สม่ำเสมอในช่วงความเร็วและประเภทของเครื่องจักรที่กว้าง
• มันให้การตอบสนองที่ "แบนราบ" ที่สุด หมายความว่ามันมีความอ่อนไหวต่อปัญหาต่างๆ เช่น ความไม่สมดุลที่ความถี่ต่ำและปัญหาด้านตลับลูกปืนที่ความถี่สูงกว่าเท่าๆ กัน

ในขณะที่ความเร็ว RMS ถือเป็นมาตรฐานสำหรับสัญญาณเตือนโดยรวม นักวิเคราะห์ยังจะดูที่การเร่งความเร็ว RMS สำหรับปัญหาความถี่สูง และการเคลื่อนตัว RMS สำหรับปัญหาความถี่ต่ำมากด้วย

วิธีการใช้ RMS ในโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

1. สร้างเส้นฐาน: วัดความเร็ว RMS บนเครื่องจักรใหม่หรือเครื่องจักรที่อยู่ในสภาพดีเพื่อสร้างค่าพื้นฐาน
2. แนวโน้มข้อมูล: อ่านค่าเป็นประจำ (เช่น รายเดือน) และแสดงค่า RMS ในแต่ละช่วงเวลา
3. ตั้งค่าสัญญาณเตือน: ตั้งค่าระดับสัญญาณเตือน “แจ้งเตือน” และ “อันตราย” ตามมาตรฐาน ISO หรือการเปลี่ยนแปลงทางสถิติจากค่าพื้นฐาน (เช่น แจ้งเตือนที่ค่าพื้นฐาน 2 เท่า อันตรายที่ค่าพื้นฐาน 5 เท่า)
4. วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลง: เมื่อมีการส่งสัญญาณเตือน RMS สัญญาณเตือนดังกล่าวจะแจ้งถึงความจำเป็นในการวิเคราะห์โดยละเอียดมากขึ้น (โดยใช้ FFT เฟส ฯลฯ) เพื่อวินิจฉัยสาเหตุที่แท้จริงของปัญหา

ด้วยการติดตามแนวโน้มการสั่นสะเทือน RMS อย่างสม่ำเสมอ โปรแกรมการบำรุงรักษาสามารถตรวจสอบสุขภาพของเครื่องจักรและเปลี่ยนจากกลยุทธ์การบำรุงรักษาเชิงรับไปเป็นเชิงคาดการณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

← กลับสู่ดัชนีหลัก